人工合成纳米TiO_2和MWCNTs对玉米生长及其抗氧化系统的影响

通过营养液培养试验,研究了纳米金红石相TiO2和多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs)2种人工合成纳米材料悬浮液对玉米幼苗生物量、根系形态、抗氧化酶活性和脂质过氧化的影响.结果表明,在纳米材料悬浮液培养9d后,纳米金红石相TiO2对玉米生长有显著抑制作用(p0.05),50、100、200 mg/L浓度处理的植株根系干物质量分别比对照低40.31%、48.06%、62.02%;而MWCNTs对植物生长的抑制不明显.在2种纳米材料处理下,植物组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和过氧化物酶(POD)活性均显著升高(p0.05).纳米金红石相TiO2处理使玉米植株体内脂质过氧化产物MDA含量增多,而MWCNTs处理下MDA含量减少但无显著性变化.说明纳米金红石相TiO2的植物毒性比MWCNTs大,2种纳米材料都能引起植株产生氧化应激,仅纳米TiO2造成氧化损伤,这可能与2种纳米材料的化学组成和形状不同有关.     

生物炭和锌对土壤镉赋存形态及小麦镉积累的影响

为探讨生物炭单独施用及其联合锌施用对镉污染土壤安全利用的可行性,采用污灌区镉污染土壤种植小麦盆栽试验,结合小麦生长参数、抗氧化酶活性、相关基因表达,研究单独施用0、1.0%、1.5%和2.0%小麦秸秆生物炭以及与锌混施(在上述4个处理组土壤中施加30 mg/kg七水合硫酸锌)对镉胁迫下土壤镉形态特征和小麦镉积累特征的影响. 结果表明:①施用生物炭可促使土壤可交换态、碳酸盐结合态向稳定性强的有机结合态和残渣态转化,且随着生物炭施用量的增加,转化比例显著增加,但锌施用对土壤镉形态没有显著影响. ②土壤施加1%~2%生物炭能够显著降低小麦籽粒镉含量29%~57%,且施用2%生物炭可将籽粒镉含量降至0.1 mg/kg以下,土壤同时施用生物炭和锌可在单施生物炭基础上降低籽粒镉含量21%~39%,具有协同效应. ③施用生物炭和锌均可促进植物生长,提高小麦产量,并通过调节小麦丙二醛(MDA)和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性提升小麦根系细胞抗氧化能力,以及调节镉转运基因(TaNramp5、TaLCT1、TaHMA3和TaHMA2)的表达,降低小麦根系从土壤吸收镉以及向地上部分转运,从而减少小麦对镉的吸收和积累. 研究显示,向土壤添加生物炭和锌对污灌区小麦的安全生产具有参考和指导意义.      

土壤酶对外源有机硒和无机硒的动态响应

通过室内非作物连续培养,研究了不同剂量、不同形态外源硒(亚硒酸钠、硒代蛋氨酸)对土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性影响的动态变化过程.结果表明,低剂量(10 mg·kg~(-1))无机硒(亚硒酸钠)对土壤脲酶和蔗糖酶活性有先激活后抑制作用,对土壤中性磷酸酶活性有激活作用.而相同剂量有机硒(硒代蛋氨酸)处理时,3种酶均表现为不同程度的激活状态.高剂量(30 mg·kg~(-1))无机硒(亚硒酸钠)处理时,3种酶活性均表现先激活后抑制,其中对脲酶影响最大,对蔗糖酶影响次之,对中性磷酸酶影响最小.而施入高剂量(30 mg·kg~(-1))有机硒(硒代蛋氨酸)后,对土壤中脲酶、蔗糖酶的激活作用明显大于无机硒的影响,但对磷酸酶的影响不明显.试验充分说明施入不同剂量、不同形态的外源硒,土壤酶活性表现出不同的动态响应,并且有机硒比无机硒更有利于土壤微生物的生长,能提高土壤酶活性,促进N、P、C养分在土壤生态系统的循环.用有机硒替代无机硒作为外源硒源,有望成为未来发展方向.     

土壤中邻苯二甲酸酯类物质的降解及其对土壤酶活性的影响

邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)是一类在环境中广泛存在的有毒有机化合物,本研究探讨了不同浓度梯度的4种PAEs在土壤中的降解,及其对不同土壤酶活性的影响.用GC-MS法测定土壤溶液中PAEs的浓度,结果表明,土壤中的微生物对PAEs的降解起主要作用,对降解数据拟合发现,PAEs降解符合一级动力学方程,并且碳链越短的酯降解效果越好,降解速率越高.在相对高浓度的PAE30环境中,碳链较长的DnOP的降解效率要低于相对低浓度时的降解率,且在40 d后只能降解73%.采用标准方法测定基质酶的活性,在PAEs加入土壤之后,β-葡萄糖苷酶、磷酸酶、脲酶、蛋白酶的活性均有变化.磷酸酶的活性先降低后升高,β-葡萄糖苷酶活性缓慢下降,蛋白酶活性先升高后降低,脲酶则呈逐渐升高的趋势.但是随着胁迫时间的延长(20 d后),除了β-葡萄糖苷酶的活性继续降低,其他酶活性都逐渐恢复,并超过了对照组.     

湛江沿海盐渍田土壤-稻米系统重金属含量与土壤酶活性的特征及其相关分析

沿海盐渍田中耐盐水稻的种植可以有效利用土地资源,增加中国粮食总产量.探究湛江沿海盐渍田土壤-稻米重金属含量与土壤酶活性的特征及其相关关系,对评估湛江沿海盐渍田环境、农产品安全风险具有重大意义.以湛江5个区域沿海盐渍田种植耐盐水稻海红11的土壤-稻米系统为研究对象,采集了土壤样品及相应稻米,测定了脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶...     

综合根系活性及叶片光合速率揭示碳纳米材料对湿地中水生植物的影响

人工湿地通常被认为是去除纳米材料(nano-materials,NMs)的有效技术.然而,湿地植物在碳纳米材料(carbon nano-ma-terials,CNMs)胁迫下的响应尚不清楚.本研究对常见CNMs包括单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和纳米富勒烯(nC60)在低(10 μg·L-1...     

氮添加影响下新疆天山雪岭云杉林土壤酶活性及其与环境因子的相关性

氮沉降可能影响森林土壤性状及代谢活性,为进一步了解氮沉降下森林土壤生化过程与生境相互作用机制,探究天山雪岭云杉林土壤酶活性及土壤环境因子对氮沉降的响应特征,本文以天山雪岭云杉森林土壤为研究对象,采用氮沉降梯度法开展施氮试验,分析不同施氮水平下土壤酶活性与土壤环境因子的特征,并结合冗余分析方法讨论了土壤酶活性与土壤环境因...     

Fe3+对MBBR系统脱氮途径及关键酶性能影响分析

为考察Fe³⁺对移动床生物膜系统（Moving-bed Biofilm Reactor， MBBR）脱氮途径及相关酶活性的影响，以15 ℃下长期运行的移动床生物膜为研究对象，确定Fe³⁺的最佳投加浓度，在此基础上，启动运行MBBR1（添加 Fe³⁺）与MBBR2（不添加Fe³⁺），对比分析了两反应器脱氮性能、相关酶活性、微生物群落结构及脱氮途径.结果表明，添加10 mg·L^-1 Fe³⁺的MBBR1与MBBR2相比，氨氧化、亚硝酸盐氧化、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原的速率分别增加了75%、3%、10%和6%，氨单加氧化酶（Ammonia Monooxygenase， AMO）、羟胺氧化酶（Hydroxylamine Oxidoreductase， HAO）、亚硝酸盐氧化酶（Nitrite Oxidoreductase， NXR）、硝酸盐还原酶（Nitrate Reductase， NAR）和亚硝酸盐还原酶（Nitrite Reductase， NIR）的活性分别增加了10%、13%、2%、108%和3%，总氮去除率提高了11.17%.Illumina MiSeq测序结果表明，MBBR1中Nitrosomonas与Thauera相对丰度均高于MBBR2，NOB相对丰度接近.模型计算结果显示，MBBR1主要脱氮途径为同步短程硝化反硝化，而MBBR2主要脱氮途径为全程硝化反硝化.综上，Fe³⁺可通过影响脱氮过程中关键酶活性及生物群落结构，强化MBBR系统同步短程硝化反硝化能力以提高MBBR系统脱氮性能.